Forsker søger at kaste lys dybere ind i den menneskelige hjerne

Den menneskelige hjernes indre funktioner har altid været et emne af stor interesse. Desværre, det er ret svært at se hjernestrukturer eller indviklede væv på grund af det faktum, at kraniet ikke er gennemsigtigt af designet. Virkeligheden er, at lysspredning er den største hindring for dyb penetrering i væv.

Dr. Vladislav Yakovlev, professor ved Institut for Biomedicinsk Teknik ved Texas A&M University, har udviklet en mere effektiv måde at sprede lys gennem et uigennemsigtigt medium. Udbredelse af lys refererer til den måde, lyset bevæger sig fra et punkt til et andet, I dette tilfælde, gennem et medium, såsom menneskeligt væv.

Den nye metode involverer at lave et minimalt invasivt hul i mediet, som er mindre i diameter end nåle, der i øjeblikket bruges inden for det medicinske område. Processen viser meget lovende i mange anvendelser, herunder se hjernestruktur gennem kraniet og billeddannelse af blod gennem hudvæv.

Teknologien kunne endda udvides uden for biomedicinsk teknik for at udvikle en mere effektiv måde at se gennem tåge under kørslen. Dette kan opnås ved at implementere en laserimpuls, der kan sendes gennem tåge og fordampe vand. Dette ville gøre det muligt for chauffører at få en mere sikker oplevelse under farlige kørselsforhold og ville fungere nøjagtigt som den metode, der anvendes i biomedicinske ingeniørapplikationer.

Hullerne, der bruges til at lede lyset igennem, er et par hundrede mikrometer i dybden og en bredde på 20 til 30 mikrometer. En mikron er en milliontedel af en meter, og til sammenligning er et enkelt hårstrå omkring 75 mikrometer i diameter. Lyset kobles derefter ind i det uigennemsigtige materiale, hvilket resulterer i en forøgelse af størrelsen af ​​den optiske transmission ind i materialet. Materialet, som lyset ledes igennem, kaldes også spredningsmediet.

Rapporten, der dokumenterer Yakovlevs arbejde, blev for nylig offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences af Amerikas Forenede Stater og påviste definitivt, at lys, der sprøjtes ind i spredningsmediet, vil forblive der i en længere periode. Mængden af ​​tid, som fotonerne forblev, blev øget med en faktor på 100.

En af de udfordringer, forskerne står over for, er optisk absorption i væv. Imidlertid, fordi den nye metode er bølgelængdeuafhængig, bølgelængden kan specificeres til at udføre målinger i en bestemt del af lysspektret. Denne tilgang har potentialet til at give analytisk information om sammensætningen og strukturen af ​​mediet eller vævet.